Archive ouverte de Centrale Lyon
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Inférence statistiques pour la régression PLS et ses variantes
No full textThis thesis is dedicated to the statistical properties of the Partial Least Squares (PLS) regression estimator. PLS regression is a dimension reduction technique known to handle the high-dimensional case and multicollinearity. This method projects covariates onto a well-chosen subspace, considering successive correlations with the variable to be explained, with the aim of improving predictive quality. We describe the different forms of PLS algorithms, detailing their mathematical properties and highlighting the connection to the conjugate gradient descent. Alternatively, the algebraic properties of the computed subspace will be further analyzed and improved in our context. Some connections with the eigenstructure of the covariance matrix will also be made. We then provide a non-asymptotic upper bound for the PLS estimator on the quadratic loss in the single component case. We extend these results in a sparse context for the sparse Partial Least Squares (sPLS) where the obtained bounds are similar to those obtained for the Lasso algorithm. We then generalize the given bound to the case of the PLS estimator with "K" components. The bound is attained thanks to an assumption on the norm of the Krylov PLS components. We relax this assumption by introducing a Ridge regularization step in the PLS estimator in order to obtain similar bounds. Finally, we will focus on the estimation of random projections. This work arises from the interest in the PLS case, where the computed subspace is random and represents an estimate of a theoretical version. We provide non-asymptotic upper bound on the operator norm of the difference between the projection operator and its estimation.Cette thèse est consacrée aux propriétés statistiques de l'estimateur de régression des moindres carrés partiels (PLS). La régression PLS est une technique de réduction de la dimension connue pour traiter les cas de haute dimension et de multicolinéarité. Cette méthode projette les covariables sur un sous-espace bien choisi, en considérant les corrélations successives avec la variable à expliquer, dans le but d'améliorer la qualité prédictive. Nous décrivons les différentes formes d'algorithmes PLS, en détaillant leurs propriétés mathématiques et en soulignant le lien avec la méthode du gradient conjugué. Par ailleurs, les propriétés algébriques du sous-espace calculé seront analysées et approfondies dans notre contexte. Certains liens avec la structure des valeurs propres de la matrice de covariance seront également établis. Nous commençons par fournir une borne supérieure non asymptotique pour l'estimateur PLS sur la perte quadratique dans le cas d'une seule composante. Nous étendons ces résultats dans un contexte parcimonieux pour la sparse PLS (sPLS) où les bornes obtenues sont similaires à celles obtenues pour l'algorithme Lasso. Nous généralisons ensuite la borne donnée au cas de l'estimateur PLS avec "K" composantes. La borne est obtenue grâce à une hypothèse sur la norme des composantes PLS de Krylov. Nous assouplissons cette hypothèse en introduisant une étape de régularisation de Ridge dans l'estimateur PLS afin d'obtenir des bornes similaires. Enfin, nous nous concentrerons sur l'estimation des projections aléatoires. Ce travail découle de l'intérêt porté à la régression PLS, où le sous-espace calculé est aléatoire et représente une estimation d'une version théorique. Nous fournissons une borne supérieure non asymptotique sur la norme de l'opérateur de la différence entre l'opérateur de projection et son estimation
Edge-Enriched Mesh Representation for Protein Surface Classification
No full textInternational audienceIn this work, we introduce a novel method to enhance 3D mesh representations of protein surfaces by emphasizing edge-level structural information. Our approach incorporates both the angles formed by edges and the degrees of the vertices they connect. This additional geometric and topological information enriches the mesh encoding, providing a finer understanding of local connectivity and spatial organization. Such reinforcement proves especially beneficial in tasks requiring the discrimination of subtle structural variations. We demonstrate the effectiveness of our strategy in the context of protein surface analysis, where the 3D shape plays a critical role in biological function. By treating proteins as mesh-based structures, our method offers a more expressive and discriminative representation, enabling improved performance on downstream tasks such as classification or binding site prediction.Dans cet article, nous présentons une nouvelle méthode permettant d'améliorer les représentations maillées 3D des surfaces protéiques en mettant l'accent sur les informations structurelles au niveau des arêtes. Notre approche intègre à la fois les angles formés par les arêtes et les degrés des sommets qu'elles relient. Ces informations géométriques et topologiques supplémentaires enrichissent le codage maillé, offrant une compréhension plus fine de la connectivité locale et de l'organisation spatiale. Ce renforcement s'avère particulièrement utile dans les tâches nécessitant la discrimination de variations structurelles subtiles. Nous démontrons l'efficacité de notre stratégie dans le contexte de l'analyse de la surface des protéines, où la forme 3D joue un rôle essentiel dans la fonction biologique. En traitant les protéines comme des structures maillées, notre méthode offre une représentation plus expressive et discriminante, permettant d'améliorer les performances dans les tâches en aval telles que la classification ou la prédiction des sites de liaison
Reverberation cues underlying virtual auditory distance perception for a frontal source
No full textInternational audienceThis study investigated the potential role of temporal, spectral and binaural room-induced cues for the perception of virtual auditory distance. Listeners judged the perceived distance of a frontal source simulated between 0.5 and 10 m in a room via headphones, eyes closed in a soundproof booth. All stimuli were equalized in broadband received level. Source signals with different spectra (pink or white noise, speech) were tested. The results indicate similar variations in distance estimates with simulated distance for the three source types. While listeners might have combined different cues for their evaluations, if they were to have used a single cue, the results point to the direct-to-reverberant ratio (DRR) or the spectral balance/centroid. A systematic bias in distance estimates was also observed across source types: reported distances were on average farthest for pink noise, closer for speech, and closest for white noise. The DRR and spectral balance account reasonably well for the differences between pink and white noises, but not for the differences between speech and noises. Overall, the DRR led to the highest correlation with the distance estimates
A dedicated paper for Pr Sébastien Candel EM2C laboratory, CentraleSupélec
No full textInternational audienceThis dedicated paper presents an overview of six fields of research in combustion in which Pr Sébastien Candel has made remarkable contributions: cryogenic combustion and liquid rocket engine dynamics, turbulent combustion modeling, combustion noise, flame dynamics and combustion instability, flame describing functions in combustion instability analysis, combustion dynamics and instabilities in annular systems. The paper is designed to (1) provide a review of research in each of the six fields, which can be used by all members of our community and (2) show how Pr Candel’s work has oriented and shaped research in these fields over the last few decades
Experimental assessment of a programmable Electroacoustic Liner in a representative turbofan facility
No full textInternational audienceThe Flightpath 2050 European Union stringent regulations for aviation noise reduction, along with the new generation of Ultra-High-Bypass-Ratio turbofans to reduce fuel consumption, significantly challenge the scientific community to find unprecedented acoustic liner designs. The SALUTE H2020 project has taken up this challenge, by designing and testing a programmable metasurface made up of electroacoustic resonators. Each electroacoustic resonator is composed by a loudspeaker and four microphones in a compact design, allowing to synthesize tunable local impedance behaviours thanks to a current-driven control strategy. A steel wiremesh mounted onto a perforated plate allows to protect the elctromechanical devices from the aerodynamic disturbances. For the first time, such advanced liner concept has been tested in a scaled turbofan rig: the ECL-B3 PHARE-2 in the Laboratory of Fluid Mechanics and Acoustics of the Ecole Centrale of Lyon. The performances of the electroacoustic liner reported in this paper, correspond to three different regimes: 30%, 40% and 100% of the nominal engine speed. The electroacoustic technology demonstrated robustness faced with a realistic reproduction of actual turbofan conditions, as well as its tunability to target different frequency bandwidth, attaining good radiated noise reduction. The results reported in this experimental campaign open the doors for unprecedented liner designs, by exploiting the huge potentialities of programmable surfaces
Wind-Tunnel Experiment of Heavy Gas and Passive Scalar Emission in a Turbulent Boundary Layer
No full textInternational audienceThe aim of this study is to experimentally investigate the dynamics of a heavy gas release and highlight its main differences compared to that of a passive gas. To achieve this, we examine the vertical emission of both heavy and passive gases from an elevated source, situated within a turbulent boundary layer. The wind tunnel experiment is designed to simulate a realistic release of oxygen at T = -40°C, following a similar setup to the study performed by Schatzmann et al. (Atmos Environ 27:1105-1116, 1993). The release is characterised by means of simultaneous velocity and concentration measurements along vertical and lateral profiles at various downwind distances from the source. The data were used to estimate the turbulent mass flows, the turbulent Schmidt number, and the high-order statistics of the scalar field. Furthermore, we conduct an in-depth analysis of the production and dissipation terms of the concentration variance. These are subsequently used to estimate the typical time scale for turbulent mixing using two different micro-mixing models that parametrize the effects of molecular diffusion. These findings are crucial for improving the accuracy of operational dispersion models that simulate localised releases of dense gases in the atmosphere
Inequalities and other stories
No full textA muggle's introduction to inequalities for advanced high-school student
Conception d'un système instrumental pour l'assurance qualité en temps réel des mini et micro faisceaux de radiothérapie externe
No full textFLASH therapies and Microbeam Radiotherapy (MRT), currently in the preclinical phase, are revolutionizing cancer treatment through their ability to deliver high doses to tumors while sparing healthy tissues. These approaches significantly improve tumor control and the therapeutic window, particularly for indications that are challenging to treat with conventional methods. However, these emerging modalities require the development of specific metrology tools. Indeed, the devices used in routine clinical practice are unsuitable for real-time dose measurements: i) at the very high dose rates characteristic of MRT and ii) with the sub-millimetric spatial resolution required. Additionally, the energy of MRT microbeams is significantly lower than that used in conventional radiotherapy, imposing specific constraints regarding the tissue equivalence of detectors. The aim of this PhD project is to address these challenges by developing and characterizing novel 1D dosimetric detectors based on a planar array of scintillating microstrips coupled with optical microguides. This work is structured around two main axes: the first involves organic scintillators (BC408), while the second focuses on direct-gap semiconductor scintillators (such as perovskite and Ga₂O₃) integrated into highly heterogeneous cavities. Microfabrication techniques are employed to develop prototype systems featuring high-form-factor arrays of 20 and 60 µm-wide microstrips. A dosimetric response model is also proposed for heterogeneous cavity detectors, incorporating local photon and electron spectra obtained via Monte Carlo simulations. Characterization studies of these prototype systems are performed in the laboratory under UV illumination, as well as under X-ray irradiation on the synchrotron medical beamline at ESRF and on the SARRP (Small Animal Radiation Research Platform) irradiator in Grenoble. Notably, while the 20 µm-wide BC408 microstrips exhibit satisfactory responses to UV excitation, they fail to respond to X-irradiation. This is likely due to their two-dopant scintillation mechanism, which is disrupted at such small dimensions. Conversely, the other prototypes, comprising both organic and heterogeneous scintillating microstrips, demonstrate linear dose responses that are independent of the MRT dose rate and the accumulated dose, even for cumulative doses exceeding 100 kGy during experiments. Furthermore, there is strong agreement between measurement results and model predictions for heterogeneous cavities, supporting the validity of the proposed model assumptions. These promising preliminary results need to be confirmed through larger-scale studies, which should be conducted following further optimization of the prototype devices.Les thérapies FLASH et la thérapie par microfaisceaux (MRT), actuellement en phase préclinique, révolutionnent le traitement des cancers grâce à leur capacité à concentrer des doses élevées sur des tumeurs tout en épargnant les tissus sains. Elles améliorent ainsi significativement le contrôle tumoral et la fenêtre thérapeutique pour certaines indications difficiles à traiter avec les approches conventionnelles. Ces modalités émergentes nécessitent le développement de moyens de métrologie spécifiques. En effet, les outils utilisés en routine clinique ne sont pas adaptés pour réaliser des mesures de dose en temps réel : i) aux très hauts débits de dose de la MRT et ii) avec une résolution spatiale largement submillimétrique. L’énergie dans les microfaisceaux en MRT est également significativement plus faible que dans les radiothérapies conventionnelles, ce qui impose des contraintes spécifiques en termes d’équivalence tissulaire des détecteurs. Ce travail de thèse adresse ces défis avec pour objectif de développer et de caractériser de nouveaux détecteurs dosimétriques 1D, mettant en œuvre un réseau planaire de microstrips scintillantes couplées à des microguides optiques. Ce travail s’articule autour de deux axes principaux : le premier concerne des scintillateurs organiques (BC408), tandis que le second porte sur des scintillateurs semi-conducteurs à gap direct (pérovskite et Ga₂O₃) mis en œuvre dans des cavités fortement hétérogènes. Différents procédés de microfabrication sont employés pour développer des systèmes prototypes avec des réseaux de microstrips à haut facteur de forme, de 20 et 60 µm de largeur. Un modèle de réponse dosimétrique est également proposé pour les détecteurs à cavités hétérogènes. Ce modèle utilise les spectres locaux de photons et d’électrons déterminés par des simulations Monte-Carlo. Les études de caractérisation des systèmes prototypes sont réalisées au laboratoire sous éclairement UV, sous irradiation X sur la ligne médicale du synchrotron ESRF et sur l'irradiateur SARRP (Small Animal Radiation Research Platform) à Grenoble. À noter que les microstrips en BC408 de 20 µm de largeur répondent correctement aux UV, mais pas aux irradiations X, probablement en raison de leur mécanisme de scintillation à deux dopants, remis en cause à cette dimension. Les autres prototypes de détecteurs en microstrips scintillantes organiques et hétérogènes montrent une réponse linéaire avec la dose, qui ne dépend ni du débit de dose MRT utilisé, ni de la dose accumulée (pour des doses pouvant atteindre plus de 100 kGy en fin d’expérimentation). Par ailleurs, on observe une bonne cohérence entre les résultats de mesure et de modélisation pour les cavités hétérogènes, ce qui tend à valider les hypothèses faites pour établir le modèle proposé. L’ensemble de ces résultats préliminaires encourageants reste à confirmer par des études plus larges et menées après optimisation des dispositifs prototypes
L'intégrité des flux de données
No full textData quality is crucial in modern data management, ensuring accuracy, consistency, completeness, and reliability. While static databases handle integrity well, streaming environments require real-time validation to prevent inaccuracies from propagating. This thesis explores streaming integrity, defining it as adherence to predefined constraints. In real-time applications like financial trading and electricity monitoring, anomalies can indicate malfunctions or proper activation of automated backup systems. Addressing such cases requires detecting and annotating inconsistencies rather than modifying or discarding erroneous data. The thesis presents three key contributions: InkStream for evaluating continuous queries with inconsistency annotations, a semiring-based approach for continuous query provenance, and a study on the Event Processing Language (EPL). InkStream introduces a framework for annotating inconsistencies in continuous queries, adapting provenance methods to dynamic streaming environments through polynomial semirings. The approach integrates window-specific modifications to ensure computational feasibility. A key innovation is the Consistency Graph Summary, optimizing annotation propagation using transitivity properties of binary constraints, reducing complexity. A streaming-positive algebra extends operations to support consistency annotations in relational streams. Evaluations show up to 80% performance improvement and minimal runtime overhead. The thesis also introduces When-Provenance, extending provenance models with time intervals for tracking data derivations. Window operators divide infinite streams into finite segments. Selecting optimal window sizes is challenging, as small windows omit relevant data, while large ones increase memory usage. The framework employs interval-based semirings, leveraging balanced binary search trees and 2D orthogonal range counting for rapid query recomputation, enhancing debugging and auditing. The EPL study formalizes its data model, focusing on hierarchical, object-based entities essential for event stream processing. A systematic study identifies ambiguities and inefficiencies, such as the NOT operator’s ambiguous behavior and redundancy issues with the EVERY construct. A modified grammar improves query optimization techniques. The research follows the Macro-Meso-Micro framework, structuring research questions into broad, refined, and specific levels. A key aspect is the Continuous Violation Mapping problem: how do input constraint violations affect query results? A commuting diagram approach visualizes integrity violation propagation, showing the limitations of traditional repair techniques and advocating for consistency-aware querying. The thesis reviews related work in database integrity management, streaming data repair, and provenance tracking. It evaluates methodologies through qualitative and performance studies, an InkStream demonstration, and use cases in financial analytics and review bombing detection. Findings suggest extending the provenance model to additional constraints and languages, exploring alternative data models, and investigating adaptive windowing techniques. This thesis lays the foundation for integrity-aware stream processing, introducing techniques for consistency tracking without disrupting real-time analytics. The proposed methods impact industries reliant on high-quality streaming data, including finance, healthcare, and IoT applications.La qualité des données est essentielle en gestion moderne, garantissant exactitude, cohérence, exhaustivité et fiabilité. Si les bases de données statiques assurent bien l'intégrité, les environnements de flux nécessitent une validation en temps réel pour éviter la propagation d'erreurs. Cette thèse explore l'intégrité des flux de données, définie comme l'adhésion à des contraintes prédéfinies. Dans les applications en temps réel comme la finance et la surveillance énergétique, les anomalies peuvent indiquer des dysfonctionnements ou le bon déclenchement de systèmes automatisés. Il est donc essentiel de détecter et annoter les incohérences plutôt que de modifier ou supprimer les données erronées. La thèse apporte trois contributions majeures : InkStream pour l’évaluation de requêtes continues avec annotations d’incohérences, une approche basée sur des semi-anneaux pour la provenance de requêtes continues et une étude sur l’Event Processing Language (EPL). InkStream propose un cadre d’annotation des incohérences dans les requêtes continues, adaptant la provenance aux flux via des semi-anneaux polynomiaux. L’approche inclut des modifications spécifiques aux fenêtres pour garantir la faisabilité computationnelle. Une innovation clé est le Consistency Graph Summary, optimisant la propagation des annotations par propriétés transitives, réduisant ainsi la complexité. Une algèbre positive pour flux étend les opérations pour intégrer les annotations de cohérence dans les flux relationnels. Les évaluations montrent une amélioration des performances jusqu'à 80% et une surcharge minime. La thèse introduit également le When-Provenance, étendant les modèles de provenance avec des intervalles temporels pour suivre la dérivation des données. Les opérateurs de fenêtre divisent les flux infinis en segments finis. Le choix de la taille optimale des fenêtres est crucial : trop petites, elles omettent des données pertinentes, trop grandes, elles consomment plus de mémoire. Le cadre utilise des semi-anneaux basés sur des intervalles, des arbres de recherche équilibrés et un comptage orthogonal 2D pour une recomputation rapide des requêtes, améliorant ainsi le débogage et l’audit. L’étude d’EPL formalise son modèle de données en se concentrant sur des entités hiérarchiques et objet essentielles au traitement des flux. Une analyse systématique identifie des ambiguïtés et inefficacités, comme le comportement ambigu de l’opérateur NOT et les redondances de EVERY. Une grammaire modifiée améliore l’optimisation des requêtes. La recherche suit le cadre Macro-Meso-Micro, structurant les questions en niveaux global, intermédiaire et spécifique. Un aspect clé est le problème du Continuous Violation Mapping : comment les violations des contraintes en entrée affectent-elles les résultats des requêtes ? Un diagramme de commutation illustre la propagation des incohérences, démontrant les limites des techniques de réparation traditionnelles et plaidant pour des requêtes conscientes de la cohérence. La thèse examine les travaux existants sur l’intégrité des bases de données, la correction des flux et le suivi de provenance. L’évaluation inclut des études qualitatives et de performances, une démonstration d’InkStream et des cas d’usage en analyse financière et détection de fraude aux avis en ligne. Les conclusions suggèrent d’étendre le modèle de provenance à d’autres contraintes et langages, d’explorer des modèles de données alternatifs et d’étudier des techniques de fenêtrage adaptatif. Cette thèse pose les bases du traitement des flux avec intégrité, introduisant des techniques pour suivre la cohérence sans perturber l’analyse en temps réel. Ces méthodes ont un impact sur des secteurs nécessitant des données de haute qualité, notamment la finance, la santé et l’IoT
Impact of Unbounded and Discrete Delays on Bogdanov–Takens Bifurcation in Integro-Differential Equations
No full textInternational audienceThe intricate dynamics of nonlinear systems can be significantly influenced by the careful tuning of system parameters. One notable example is the Bogdanov–Takens bifurcation, which arises as a codimension-2 bifurcation and leads to rich and diverse dynamical behaviors. This study investigates the occurrence of the Bogdanov–Takens bifurcation in a class of integro-differential equations incorporating both discrete and unbounded delays. The bifurcation is shown to result from the interplay between the discrete delay and the parameter governing the unbounded delay. By treating these delays as bifurcation parameters, the critical conditions for the Bogdanov–Takens bifurcation are explicitly determined. Furthermore, the normal forms of the system are derived, facilitating the construction of bifurcation diagrams that illustrate the qualitative transitions in the dynamics. Numerical simulations are performed to corroborate the analytical findings, providing insights into the complex behaviors arising from such delayed systems